يمكن تعريف التمثيل الضوئي على أنه تفاعل الأكسدة والاختزال مدفوعًا بالطاقة الضوئية، حيث يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى مستقلبات وأكسجين، ويتم تقسيمها تقليديا إلى مرحلتين، ما يسمى بردود الفعل الضوئية وردود الفعل المظلمة، والعملية الأولى هي العملية المعتمدة على الضوء (تفاعلات الضوء)، تتطلب طاقة الضوء المباشرة لتكوين جزيئات حاملة للطاقة يتم استخدامها في العملية الثانية، وتحدث العملية الخفيفة المستقلة (أو التفاعلات المظلمة) في سدى البلاستيدات الخضراء.
الفسفوجليسرات
يحفز طفرة الفوسفوجليسيرات (PGM) أزمرة 3-فوسفوجليسيرات و2-فوسفوجليسيرات في تحلل الجلوكوز وتكوين السكر، ويوجد نوعان متميزان من PGM في الطبيعة، أحدهما يتطلب (2،3-bisphosphoglycerate) كعامل مساعد (dPGM)، والآخر لا (iPGM)، لأنه متميز هيكليًا ويمتلك آليات عمل مختلفة.
علاقة ثاني أكسيد الكربون بالفسفوجلسرات
في مصانع C3، يتم استيعاب ثاني أكسيد الكربون بشكل مختزل بواسطة إنزيم ريبولوز ثنائي فوسفات كربوكسيلاز، لإعطاء 3 – فوسفوجليسيرات (حمض كربون ثلاثي) كأول منتج مستقر، في مصانع C4، يتم استيعاب ثاني أكسيد الكربون فيالبداية بواسطة إنزيم فوسفوينول بيروفات كربوكسيلاز، لإعطاء مركبات الكربون الأربعة أكسالوأسيتات ومالات كمنتجات مبكرة للتثبيت، ونتيجة لذلك، يختلف نمط وحركية وضع العلامات في هذه المجموعات من النباتات.
طرق تثبيت ثاني أكسيد الكربون
يمكن اتباع ذلك باستخدام تقنيات استيعاب الكربون – 14 المسمى CO2 وتحليل منتجات التثبيت، وبشكل عام حتى الأنظمة البسيطة تعطي نتائج جيدة، وعادةً يمكن وضع النباتات في أكياس بلاستيكية أو إضاءة الطحالب في غرف بسيطة، ويضاف ثاني أكسيد الكربون المشع بعد فترة من الموازنة، ويتم قتل واستخلاص المادة النباتية في 80٪ من الإيثانول المائي في حمام مائي مغلي.
ثم يتم تركيز المحلول الكحولي في تيار من غاز النيتروجين أو في حالة تفريغ، ويتم فصل المنتجات باستخدام تقنيات كروماتوغرافية ثنائية الأبعاد، إما عن طريق الكروماتوغرافيا الورقية في الفينول / الماء متبوعًا بالبيوتانول / حمض الأسيتيك / الماء، أو بسرعة أكبر بالطرق الكهربية والكروماتوجرافية على ألواح الطبقة الرقيقة من السليلوز، ويتم تحديد طبيعة المنتجات على أساس موقعها واستجابتها للكواشف التي يتم رشها؛ موليبدات لفوسفات السكر، نينهيدرين للأحماض الأمينية، أصباغ الأس الهيدروجيني للأحماض العضوية و (p-anisidine) للكربوهيدرات.